SU1580003A1

SU1580003A1 - Способ определени напр женного состо ни горных пород в массиве

Info

Publication number: SU1580003A1
Application number: SU884487789A
Authority: SU
Inventors: Юрий Михайлович Карташов; Михаил Дмитриевич Ильинов; Мария Алексеевна Малык
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела
Priority date: 1988-08-29
Filing date: 1988-08-29
Publication date: 1990-07-23

Abstract

Изобретение относитс к горному делу. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет оценки вертикальной и горизонтальных компонент напр женного состо ни пород в массиве. Из керна разведочной скважины изготавливают несколько одинаковых образцов. Половину образцов испытывают на прессе с цикличным приложением нагрузок и измерением продольных деформаций при одноосном сжатии с увеличением величины нагрузок @ в каждом последующем цикле. Определ ют @ = B, соответствующую начальному моменту уменьшени модул деформации образца. Затем провод т испытани остальных образцов при объемном сжатии в стабилометре и цикличном нагружении с увеличением величины нагрузки в каждом последующем цикле. Дважды в каждом цикле (при нагрузке и разгрузке) измер ют величину коэффициента Пуассона и фиксируют минимальную величину нагрузки @ = A, после которой разгрузка приводит к увеличению коэффициента Пуассона. Величины действующих в массиве напр жений определ ют из выражений: вертикальное напр жение @ = A, горизонтальные напр жени @ = @ = A - B. 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс к горному делу, в частности к методам определени напр женного состо ни горных пород в массиве.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет оценки вертикальной и горизонтальных компонент напр женного состо ни пород в массиве.

На фиг. 1 показан график зависимости осева нагрузка Ь продольна деформаци Ј, при цикличном одноосном сжатии образцаj на фиг.2 - график зависимости осевое давление Ь - коэффициент Пуассона ц при

цикличном объемном сжатии образца в режиме запрещенных поперечных деформаций .

Способ определени напр женного состо ни горных пород в массиве осуществл ют следующим образом.

Из керна разведочной скважины изготавливают несколько (6-10 шт) образцов-близнецов . Половину образцов испытывают на прессе с цикличным (нагрузка-разгрузка) приложением нагрузок и с измерением продольных деформаций Б, образцов. Услови наг- ружени - одноосное сжатие (фиг. 1)

Ј3

СЛ

00

со

с увеличением величины нагрузки Ј f в каждом последующем цикле. °

По результатам испытаний (по графику осева нагрузка 6 - продольна деформаций Б,) определ ют величину осевой нагрузки 6 В, соответствующей начальному моменту уменьшени модул деформации образца. Эта вели-. чина нагрузки соответствует разнице между вертикальными и горизонтальными напр жени ми, действовавшими на образец породы в массиве.

Затем провод т испытани остальных образцов при объемном сжатии в ста- билометре (фиг. 2). Режим испытаний цикличное (нагрузка-разгрузка) нагру жение образца породы одновременно осевыми (э и боковыми (у &э нарузками , при запрещенных поперечных деформаци х образца, с увеличением величины нагрузки в каждом последующем цикле. В каждом цикле испытаний (при нагрузке и разгрузке) определ ют коэффициент Пуассона р :

6а Р 6,+6,

Данное выражение коэффициента Пуассона относитс строго только дл упругих деформаций образцов, дл упрощени в дальнейшем принимаетс это выражение и при пластических деформаци х образца.

После каждого цикла нагрузка-разгрузка производ т сопоставление величин коэффициентов Пуассона, соответствующих максимальной нагрузке цикла ни минимальной р , после разгрузки . Если разница ( ун- f/p) положительна , то производ т следующее наг ружение образца до большего значени С/1. Так (фиг. 2) дл п того цикла нагружени величина коэффициента Пуассона, соответствующа максимальной осевой нагрузке 6 равна ju( а соответствующа разгрузке - к , При этом |Ц л1 , т.е. разница UB- (U1 положительна,

Дл шестого цикла нагружени величина коэффициента Пуассона, соответствующа максимальной осевой на| рузке цикла Ј, равна р, а соответствующа разгрузке - (М

Из

графика (фиг. 2) видно, что т.е. разница ( р) отрицательна .

В шестом цикле нагружени образца коэффициент Пуассона после разгру

ки образца по величине больше коэффициента Пуассона, соответствующего предшествующему циклу нагружени .

Нагрузка д вл етс минимальной при данных испытани х осевой нагрузкой, при уменьшении которой коэффициент Пуассона начинает увеличиватьс . При нагрузках, превышающих величину А коэффициент Пуассона при разгрузке образца также увеличиваетс .

Напр жени , действовавшие на данный образец в массиве, определ ютс из следующих выражений: вертикальные напр жени 6, , действовавшие на- образец породы в массиве:

VI

6, б /- А,

горизонтальные напр жение 62 63 действовавшие на образец породы в массиве

- Ь« -6

v о

А - В.

0

5

0

5

0

5

Таким образом, по результатам объемных испытаний в стабилометре определ ют величину вертикальных напр жений , а по результатам испытаний на одноосное сжатие - разницу между вертикальными и горизонтальными напр жени ми , действовавшими на образец породы в массиве.

I

Точность способа обусловлена величинами ступеней нагрузки как при одноосном, так и при объемном наг- ружении. Вполне удовлетворительна дл расчетов точность количественного определени величин напр жений достигаетс при ступен х нагружени , равных 0,1 от прочности породы на одноосное сжатие.

Пример. Испытани провод т на образцах каменной соли.

Размеры образцов: диаметр (2 мм, высота 90 мм. Количество образцов дл испытаний 12 шт.

Предел прочности при одноосном сжатии 2,2 МПа,

Образцы пород изготовл ют из блока каменной соли, через два года после его извлечени из массива (как показали исследовани , за такой промежуток времени полностью стираетс пам ть горных пород о действующих ранее напр жени х ввиду релаксации остаточных напр жений).

Вначале образцы породы помещают в установку длительного объемного сжати и выдерживаютс там при определенном уровне напр жений в течение 1, мес. Затем образцы вынимают из установки и подвергаютс одноосным и объемным испытани м по предлагаемому способу.

Ступени нагружени на каждом цикле нагрузка-разгрузка, составл ют 0,07-0,10 от предела прочности при одноосном сжатии.

В таблице приведены значени напр жений , заданных образцам каменной соли в процессе предварительного нагружени в услови х объемного нап- р женхого состо ни и определенные по предложенному способу при последующих их испытани х в услови х одноосного и объемного (с запрещенными поперечными деформаци ми) сжати .

Результаты проверки предлагаемого способа определени напр женного состо ни горных пород представлены в таблице.

Как видно из таблицы, расхождение между действовавшими на образец напр жени ми (6, , 62, 63 ) и напр жени ми , определенными по предлагаемому способу (6е/1 , 6 j , 63), не превышают 5-8% как дл вертикальных 6,, так и дл горизонтальных ( 62 63 ) напр жений.

Claims

Формула изобретени

Способ определени напр женного состо ни горных пород в массиве, включающий цикличное одноосное на|- ружение выбуренного из массива об0

разца породы с увеличением величины нагрузки в каждом последующем цикле , измерение деформаций образца в каждом цикле нагружени и определе- , ние величины нагрузки, соответствующей начальному моменту уменьшени модул деформации образца, отличающийс тем, что, с целью расширени функциональных возможностей за счет оценки вертикальной и горизонтальных компонент напр женного состо ни пород в массиве, дополнительно провод т цикличное нагруже5 ние второго образца породы при объемном сжатии в режиме запрещенных поперечных деформаций образца с увеличением величины нагрузки в каждом последующем цикле, измер ют величину

коэффициента Пуассона породы при нагрузке и разгрузке в каждом цикле, фиксируют минимальную осевую нагрузку , при сн тии которой наблюдаетс увеличение коэффициента Пуассона, а величины действовавших в массиве вертикальных 6, и горизонтальных &2 63 напр жений определ ют из выражений :

5

30 6, А

62 6а А - В,

где А - величина минимальной осевой нагрузки на образец при

объемном сжатии, уменьшение которой вызывает увеличение коэффициента Пуассона , В - величина осевой нагрузки на образец при одноосном

сжатии, соответствующа начальному моменту уменьшени модул деформа ции.

Разность главных напр жений, определенна одноосным сжатием.

Фиг.1

i

п ,/

1У

ju

Фиг. 2